(57)【要約】  進相性負荷回路の閉極動作に伴う過渡的な電圧、電流の発生を抑制することができる位相制御開閉装置を得ること。前回の各相負荷側電圧の零点から所定期間内に次回の各相負荷側電圧の零点を検出できない場合に、最後に検出された各相負荷側電圧の零点を各相遮断直前における各相負荷側電圧の零点と判断し、その各相遮断直前の各相負荷側電圧の零点における負荷側電圧の時間微分値の極性を、遮断器５０の開極後における各相残留電圧の極性として推定する残留電圧極性推定部８１ａと、遮断器５０の開極後における各相残留電圧の極性からその逆極性に反転する各相電源側電圧の零点で閉極されるように遮断器５０を制御する閉極位相制御部８１ｂと、を備える。
2012014282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と進相性負荷との間に接続された三相開閉装置の閉極位相を制御する位相制御開閉装置において、
前記電源側の各相電源側電圧を検出する電源側電圧検出部と、
前記進相性負荷側の各相負荷側電圧を検出する負荷側電圧検出部と、
前記各相負荷側電圧の零点が周期的に検出できなくなった時点で、最後に検出された前記各相負荷側電圧の零点における前記各相負荷側電圧の時間微分値の極性を、前記三相開閉装置の開極後における前記進相性負荷側の各相残留電圧の極性として推定する残留電圧極性推定部と、
前記各相電源側電圧の周期を検出して、前記各相電源側電圧が前記各相残留電圧の極性からその逆極性に転ずる点で閉極されるように前記三相開閉装置の閉極位相を制御する閉極位相制御部と、
を備えることを特徴とする位相制御開閉装置。
【請求項２】
電源と進相性負荷との間に接続された三相開閉装置の閉極位相を制御する位相制御開閉装置において、
前記電源側の各相電源側電圧を検出する電源側電圧検出部と、
前記進相性負荷側の各相負荷側電圧を検出する負荷側電圧検出部と、
前記各相電源側電圧および前記各相負荷側電圧に基づいて各相遮断器極間電圧を求め、前記各相遮断器極間電圧が所定の正の電圧閾値以上あるいは所定の負の電圧閾値以下となった時点における前記各相遮断器極間電圧の瞬時値の極性に基づいて、前記三相開閉装置の開極後における前記進相性負荷側の各相残留電圧の極性を推定する残留電圧極性推定部と、
前記各相電源側電圧の周期を検出して、前記各相電源側電圧が前記各相残留電圧の極性からその逆極性に転ずる点で閉極されるように前記三相開閉装置の閉極位相を制御する閉極位相制御部と、
を備えることを特徴とする位相制御開閉装置。
【請求項３】
前記各相遮断器極間電圧は、前記電源側電圧から前記負荷側電圧を差し引いて得られる値であり、
前記残留電圧極性推定部は、前記瞬時値の逆極性を前記各相残留電圧の極性として推定することを特徴とする請求項２に記載の位相制御開閉装置。
【請求項４】
前記各相遮断器極間電圧は、前記負荷側電圧から前記電源側電圧を差し引いて得られる値であり、
前記残留電圧極性推定部は、前記瞬時値の極性を前記各相残留電圧の極性として推定することを特徴とする請求項２に記載の位相制御開閉装置。
【請求項５】
電源と進相性負荷との間に接続された三相開閉装置の閉極位相を制御する位相制御開閉装置において、
前記電源側の各相電源側電圧を検出する電源側電圧検出部と、
前記進相性負荷側の各相負荷側電圧を検出する負荷側電圧検出部と、
前記各相電源側電圧および前記各相負荷側電圧に基づいて各相遮断器極間電圧を求め、前記各相遮断器極間電圧が所定の正の電圧閾値以上あるいは所定の負の電圧閾値以下となった時点前後における前記各相遮断器極間電圧の積分値の極性に基づいて、前記三相開閉装置の開極後における前記進相性負荷側の各相残留電圧の極性を推定する残留電圧極性推定部と、
前記各相電源側電圧の周期を検出して、前記各相電源側電圧が前記各相残留電圧の極性からその逆極性に転ずる点で閉極されるように前記三相開閉装置の閉極位相を制御する閉極位相制御部と、
を備えることを特徴とする位相制御開閉装置。
【請求項６】
前記各相遮断器極間電圧は、前記電源側電圧から前記負荷側電圧を差し引いて得られる値であり、
前記残留電圧極性推定部は、前記積分値の逆極性を前記各相残留電圧の極性として推定することを特徴とする請求項５に記載の位相制御開閉装置。
【請求項７】
前記各相遮断器極間電圧は、前記負荷側電圧から前記電源側電圧を差し引いて得られる値であり、
前記残留電圧極性推定部は、前記積分値の極性を前記各相残留電圧の極性として推定することを特徴とする請求項５に記載の位相制御開閉装置。
【請求項８】
電源と進相性負荷との間に接続された三相開閉装置の閉極位相を制御する位相制御開閉装置において、
前記電源側の各相電源側電圧を検出する電源側電圧検出部と、
前記進相性負荷側の各相負荷側電圧を検出する負荷側電圧検出部と、
前記各相負荷側電圧の零点が周期的に検出できなくなった時点で、最後に検出された前記各相負荷側電圧の零点の検出時刻に基づいて各相遮断時刻を推定し、前記各相遮断時刻以降における前記各相負荷側電圧の積分値の極性を、前記三相開閉装置の開極後における前記進相性負荷側の各相残留電圧の極性として推定する残留電圧極性推定部と、
前記各相電源側電圧の周期を検出して、前記各相電源側電圧が前記各相残留電圧の極性からその逆極性に転ずる点で閉極されるように前記三相開閉装置の閉極位相を制御する閉極位相制御部と、
を備えることを特徴とする位相制御開閉装置。
【請求項９】
前記残留電圧極性推定部は、前回の前記各相負荷側電圧の零点の検出時刻から電源周波数の１／２サイクル期間未満の期間内に少なくとも１つ以上の前記各相負荷側電圧の零点を検出した相を事故相と判定し、
前記閉極位相制御部は、前記事故相の任意の前記電源側電圧の零点で閉極されるように前記三相開閉装置の閉極位相を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の位相制御開閉装置。
【請求項１０】
前記電源から前記進相性負荷に流れる各相電流を検出する電流検出部をさらに備え、
前記残留電圧極性推定部は、前記各相電流の大きさが所定の電流閾値以上である相を前記事故相と判定し、
前記閉極位相制御部は、前記事故相の任意の前記電源側電圧の零点で閉極されるように前記三相開閉装置の閉極位相を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の位相制御開閉装置。
【請求項１１】
前記電源から前記進相性負荷に流れる各相電流を検出する電流検出部をさらに備え、
前記残留電圧極性推定部は、前回の前記各相負荷側電圧の零点の検出時刻から電源周波数の１／２サイクル期間未満の期間内に少なくとも１つ以上の前記各相負荷側電圧の零点を検出した相、および、前記各相電流の大きさが所定の電流閾値以上である相を前記事故相と判定し、
前記閉極位相制御部は、前記事故相の任意の前記電源側電圧の零点で閉極されるように前記三相開閉装置の閉極位相を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の位相制御開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮断器の開閉タイミングを制御する位相制御開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中性点が接地されたコンデンサバンクもしくは無負荷の送電線などの進相性負荷回路に電源を投入する際には、各相の電源電圧を計測して、各相毎の電源電圧零点を検出し、その電源電圧零点近傍にて各相の遮断器を個別に投入させることにより、過渡的な電圧、電流の発生を抑制するようにした位相制御開閉装置があった（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第００／０４５６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、進相性負荷回路の遮断時において、コンデンサや送電線路上に残る残留電荷による直流性の電圧（以下、「残留電圧」という）を測定することは、困難であるため、従来の位相制御開閉装置では、この進相性負荷回路に電源を投入する際、各相の電源電圧のみに着目して遮断器の投入位相を制御している。しかしながら、遮断時にコンデンサや送電線路上に残留電圧が生じている場合、遮断器極間には、電源電圧に加えて、残留電荷による直流電圧が重畳される。このため、遮断器閉極過程における遮断器極間の絶縁耐力を考慮すると、たとえ電源電圧の零点で遮断器を閉極させても、遮断器を閉極させる電源電圧零点の極性によっては、極間電圧の高い位相で遮断器が電気的に投入され、過電圧、過電流が十分に抑制できない場合がある、という問題があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、進相性負荷回路の閉極動作に伴う過渡的な電圧、電流の発生を抑制可能とする位相制御開閉装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる位相制御開閉装置は、電源と進相性負荷との間に接続された三相開閉装置の閉極位相を制御する位相制御開閉装置において、前記電源側の各相電源側電圧を検出する電源側電圧検出部と、前記進相性負荷側の各相負荷側電圧を検出する負荷側電圧検出部と、前記各相負荷側電圧の零点が周期的に検出できなくなった時点で、最後に検出された前記各相負荷側電圧の零点における前記各相負荷側電圧の時間微分値の極性を、前記三相開閉装置の開極後における前記進相性負荷側の各相残留電圧の極性として推定する残留電圧極性推定部と、前記各相電源側電圧の周期を検出して、前記各相電源側電圧が前記各相残留電圧の極性からその逆極性に転ずる点で閉極されるように前記三相開閉装置の閉極位相を制御する閉極位相制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、進相性負荷回路の閉極動作に伴う過渡的な電圧、電流の発生を抑制することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる位相制御開閉装置の一構成例を示す図である。
【図２】図２は、遮断器開極後において進相性負荷に残る残留電圧の極性を推定する手法を説明するための波形図である。
【図３】図３は、推定した残留電圧の極性に基づいて遮断器の閉極位相を制御する手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる位相制御開閉装置について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（本実施の形態の要部）
本実施の形態にかかる位相制御開閉装置は、進相性負荷への遮断器投入による過渡的な電圧、電流を抑制可能とする機能を有する。位相制御開閉装置を用いた遮断器の閉極過程では、接触子の極間距離の減少に伴い極間の絶縁耐力が低下するが、この絶縁耐力が、接触子の極間に加わる系統電圧による電界値以下になった時点で、接触子の極間の絶縁破壊に伴う先行アークが発生して電気的に投入される。接触子の極間距離の変化は、遮断器の開閉極動作時間で決まるので、機械的特性試験で評価することができ、接触子の極間の絶縁耐力は、接触子の極間に加わる電圧および接触子の極間距離で決まるので、電気的特性試験で評価することができる。よって、これらの機械的特性試験および電気的特性試験から、遮断器の閉極過程における遮断器極間の絶縁耐力変化率特性線（ＲＤＤＳ：Rate  of  Decrease  of  Dielectric  Strength）が得られる。但し、遮断器開極後の進相性負荷に残留電圧が生じている場合には、遮断器極間電圧は、電源電圧に加えて、残留電圧が重畳された電圧となる。そこで、本実施の形態の位相制御開閉装置では、遮断器開極後の残留電圧を推定し、遮断器の閉極過程における遮断器極間の絶縁耐力変化率特性線を考慮して、遮断器極間電圧の低くなるタイミングでの遮断器投入を可能とする機能を付加するものである。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる位相制御開閉装置の一構成例を示す図である。図１において、三相開閉装置である遮断器５０は、同図右方側に示されるＲ相、Ｓ相、およびＴ相からなる電源側回路と、同図左方側に示される進相性負荷（例えば、中性点が接地されたコンデンサバンクもしくは無負荷の送電線等が相当する）１０ａ，１０ｂ，１０ｃとの間に接続されている。この遮断器５０は、消弧室５２ａ，５２ｂ，５２ｃを具備すると共に、消弧室５２ａ，５２ｂ，５２ｃ内の各接触子が独立して開閉動作することができるように、それぞれ独立の操作部５４ａ，５４ｂ，５４ｃを具備している。遮断器５０の電源側には、各相電源側電圧を計測する各電源側電圧計測部７２ａ，７２ｂ，７２ｃと、電源側回路から進相性負荷側に流れる各相電流を計測する各電流計測部７４ａ，７４ｂ，７４ｃとが設けられている。一方、遮断器５０の進相性負荷側には、各相負荷側電圧を計測する各負荷側電圧計測部７３ａ，７３ｂ，７３ｃが設けられている。
【００１２】
実施の形態１にかかる位相制御開閉装置８０は、例えばコンピュータ等により構成され、各電源側電圧計測部７２ａ，７２ｂ，７２ｃからの信号に基づいて各相電源側電圧を検出する電源側電圧検出部８２と、各負荷側電圧計測部７３ａ，７３ｂ，７３ｃからの信号に基づいて各相負荷側電圧を検出する負荷側電圧検出部８３と、各電流計測部７４ａ，７４ｂ，７４ｃからの信号に基づいて各相電流を検出する電流検出部８４と、制御部８１と、を備えて構成される。制御部８１は、各検出部（電源側電圧検出部８２、負荷側電圧検出部８３、および電流検出部８４）からの各出力および位相制御開閉装置８０に対して入力される開閉極指令３１に基づいて動作する残留電圧極性推定部８１ａと閉極位相制御部８１ｂとを備えて構成される。
【００１３】
残留電圧極性推定部８１ａは、遮断器５０の開極指令が入力された時点で動作を開始し、各相負荷側電圧の零点を継続して検出すると共に、各相負荷側電圧の零点における時間微分値を求め、前回の各相負荷側電圧の零点の検出時刻から所定期間内に次回の各相負荷側電圧の零点を検出できない場合に、最後に検出された各相負荷側電圧の零点における各相負荷側電圧の時間微分値の極性を、遮断器５０の開極後における各相残留電圧の極性として推定する。
【００１４】
つまり、残留電圧極性推定部８１ａは、各相負荷側電圧の零点が周期的に検出できなくなった時点で、最後に検出された各相負荷側電圧の零点における各相負荷側電圧の時間微分値の極性を、遮断器５０の開極後における各相残留電圧の極性として推定する。
【００１５】
閉極位相制御部８１ｂは、各相電源側電圧の周期を検出すると共に、各相電源側電圧が、残留電圧極性推定部８１ａで推定した各相残留電圧の極性から逆極性に転ずる点で閉極されるように遮断器５０を制御する。
【００１６】
つぎに、遮断器５０の開極後に進相性負荷１０ａ，１０ｂ，１０ｃに残る残留電圧の極性を推定する手法について、図２を参照して説明する。図２は、遮断器開極後において進相性負荷に残る残留電圧の極性を推定する手法を説明するための波形図である。
【００１７】
図２（ａ）〜（ｅ）は、遮断器５０の各接触子を図２中に示した各相遮断点において電気的に遮断させたときの各波形の一例を示す図である。より詳細に説明すると、図２（ａ）は、各相電源側電圧波形を示し、図２（ｂ）は、遮断器５０を介して電源から進相性負荷１０ａ，１０ｂ，１０ｃへ流れる各相電流波形を示し、図２（ｃ）は、各相負荷側電圧波形を示し、図２（ｄ）は、各相負荷側電圧の時間微分値である各相負荷側電圧の傾きの波形を示し、図２（ｅ）は、各相電源側電圧から各相負荷側電圧を差し引いて得られる遮断器極間電圧波形を示している。
【００１８】
電源から進相性負荷１０ａ，１０ｂ，１０ｃへ流れる各相電流波形（図２（ｂ））は、各相電源側電圧波形（図２（ａ））に対して、それぞれ電源周波数において１／４サイクル進んだ波形となる。また、一般に遮断器５０を開極する際には、各相電流の零点で電気的に遮断されるように開極位相が制御される。このため、各相の遮断点は、各相電源側電圧の極大値付近あるいは極小値付近にあり、各相負荷側電圧波形（図２（ｃ））には、各相遮断点以降において、正極性あるいは負極性の直流性の残留電圧が生じることとなる。なお、このときの各残留電圧の極性は、各相遮断点直前の各相負荷側電圧の零点における各相負荷側電圧の傾き（時間微分値）の極性と一致する（図２（ｄ））。
【００１９】
例えばＲ相に着目すると、Ｒ相遮断直前の時刻Ａの零点におけるＲ相負荷側電圧の傾きの極性は、Ｒ相残留電圧の極性と一致し、負極性となっている。同様に、例えばＴ相に着目すると、Ｔ相遮断直前の時刻Ｂの零点におけるＴ相負荷側電圧の傾きの極性は、Ｔ相残留電圧の極性と一致し、正極性となっている。また、同様に、例えばＳ相に着目すると、Ｓ相遮断直前の時刻Ｃの零点におけるＳ相負荷側電圧の傾きの極性は、Ｓ相残留電圧の極性と一致し、負極性となっている。
【００２０】
つまり、前回の各相負荷側電圧の零点を検出してから所定期間内に次回の各相負荷側電圧の零点を検出できない場合に、最後に検出された各相負荷側電圧の零点を、各相遮断直前における各相負荷側電圧の零点と判定することができ、その零点における各相負荷側電圧の傾き（時間微分値）の極性を、各相遮断点以降における各相残留電圧の極性として推定することができる。なお、上述した所定期間としては、各相遮断前において電源周波数の１／２サイクル毎に周期的に訪れる各相負荷側電圧の零点を検出したか否かを判定するため、電源周波数の１／２サイクルよりも長い任意の所定期間とすればよい。但し、この所定期間が長くなると、残留電圧の極性を確定する時間が遅くなるので、あまり長くすることは好ましくない。例えば、電源周波数が５０Ｈｚの場合は約１２ｍｓ程度、電源周波数が６０Ｈｚの場合は約１０ｍｓ程度に設定すればよい。
【００２１】
つぎに、推定した残留電圧の極性に基づいて遮断器５０の閉極位相を制御する手法について、図３を参照して説明する。図３は、推定した残留電圧の極性に基づいて遮断器の閉極位相を制御する手法を説明するための図である。
【００２２】
図３（ａ）では、各相遮断点以降のＲ相の各波形図を一例として示し、図３（ｂ）では、各相遮断点以降のＴ相の各波形図を一例として示している。図３に示すように、各相電源側電圧の零点には、負極性から正極性に反転する零点（図３（ａ）のＴ１点、図３（ｂ）のＴ１’点）と、正極性から負極性に反転する零点（図３（ａ）のＴ２点、図３（ｂ）のＴ２’点）との２種類の零点が存在する。
【００２３】
図３（ａ）において、Ｔ１点およびＴ２点の２つのＲ相電源側電圧の零点からそれぞれ左上方に伸びる直線は、それぞれＴ１点およびＴ２点で閉極されるように遮断器５０を制御した場合の遮断器閉極過程における遮断器極間の絶縁耐力変化率特性線を示している。また、図３（ｂ）において、Ｔ１’点およびＴ２’点の２つのＴ相電源側電圧の零点からそれぞれ左上方に伸びる直線は、それぞれＴ１’点およびＴ２’点で閉極されるように遮断器５０を制御した場合の遮断器閉極過程における遮断器極間の絶縁耐力変化率特性線を示している。
【００２４】
遮断器閉極過程において、絶縁耐力変化率特性線と遮断器極間電圧の絶対値との交点が電気的投入点となる。図３に示す例では、Ｒ相では、Ｔ１点で閉極されるように遮断器５０を制御した場合には、Ａ点が電気的投入点となり、Ｔ２点で閉極されるように遮断器５０を制御した場合には、Ｂ点が電気的投入点となる。また、Ｔ相では、Ｔ１’点で閉極されるように遮断器５０を制御した場合には、Ａ’点が電気的投入点となり、Ｔ２’点で閉極されるように遮断器５０を制御した場合には、Ｂ’点が電気的投入点となる。この電気的投入点の横軸上の位置が投入位相となり、縦軸上の位置が極間絶縁が破れるときの極間印加電圧の大きさとなる。この極間印加電圧の大きさは、遮断器５０の投入によって開始される過渡現象の初期値となるため、この極間印加電圧が大きいほど電力系統に接続された送変電機器等への影響が大きくなる。したがって、この極間印加電圧がより小さくなるような各相電源側電圧の零点で閉極されるように遮断器５０を制御する必要がある。
【００２５】
図３に示す例では、Ｒ相では、Ｒ相残留電圧の極性である負極性から正極性に転ずるＲ相電源側電圧の零点、すなわちＴ２点で閉極されるように遮断器５０を制御した場合に、遮断器極間電圧の絶対値がより低い電圧となるＢ点で電気的に投入され、極間印加電圧がより小さくなる。また、Ｔ相では、Ｔ相残留電圧の極性である正極性から負極性に転ずるＴ相電源側電圧の零点、すなわちＴ１’点で閉極されるように遮断器５０を制御した場合に、遮断器極間電圧の絶対値がより低い電圧となるＡ’点で電気的に投入され、極間印加電圧がより小さくなる。
【００２６】
つまり、各相残留電圧の極性からその逆極性に転ずる各相電源側電圧の零点で閉極されるように遮断器５０を制御することにより、遮断器極間電圧の絶対値がより低くなるタイミングで電気的に投入させることができ、極間印加電圧をより小さくできる。
【００２７】
なお、遮断器５０を開極する際、いずれか一相あるいは複数相において地絡あるいは短絡等の事故が発生している場合には、遮断器５０の開極後の残留電圧が零となる場合がある。このような場合は、事故相の任意の電源側電圧の零点で閉極されるように閉極位相制御部８１ｂが遮断器５０を制御するようにすればよい。事故相を判定する手法としては、例えば、残留電圧極性推定部８１ａが前回の各相負荷側電圧の零点の検出時刻から電源周波数の１／２サイクル期間未満の期間内に少なくとも１つ以上の各相負荷側電圧の零点を検出した相を事故相と判定してもよいし、遮断器５０の遮断前において電流検出部８４から入力される各相電流の大きさが所定の電流閾値（例えば、定格電流の２倍程度）以上である相を事故相と判定してもよい。あるいは、これらの手法を併用して事故相を判定することも可能である。このような制御を行ったとしても、遮断器投入時の過渡的な電圧、電流を抑制するという本願発明の課題を解決することが可能である。
【００２８】
以上説明したように、実施の形態１の位相制御開閉装置によれば、前回の各相負荷側電圧の零点から所定期間内に次回の各相負荷側電圧の零点を検出できない場合に、最後に検出された各相負荷側電圧の零点を各相遮断直前における各相負荷側電圧の零点と判定し、その各相遮断直前の各相負荷側電圧の零点における負荷側電圧の時間微分値の極性を、遮断器開極後における各相残留電圧の極性として推定し、各相電源側電圧が、遮断器開極後における各相残留電圧の極性からその逆極性に転ずる点で閉極されるように遮断器を制御するようにしているので、遮断器極間電圧の低くなるタイミングで電気的に投入させることが可能となり、進相性負荷回路の閉極動作に伴う過渡的な電圧、電流の発生を抑制することができるという効果が得られる。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態１では、各相遮断直前の各相負荷側電圧の零点における負荷側電圧の時間微分値の極性を、遮断器開極後における各相残留電圧の極性として推定する手法について説明したが、実施の形態２では、各相遮断後の各相遮断器極間電圧の瞬時値あるいは積分値の逆極性を、遮断器開極後における各相残留電圧の極性として推定する手法について説明する。なお、実施の形態２にかかる位相制御開閉装置の構成は、残留電圧極性推定部以外の構成部は実施の形態１で示した構成と同一であるので、それらの詳細な説明は省略する。
【００３０】
実施の形態２における残留電圧極性推定部８１ａは、遮断器５０の開極指令が入力された時点で動作を開始し、各相電源側電圧から各相負荷側電圧を差し引いて各相遮断器極間電圧を求め、各相遮断器極間電圧の絶対値が所定の電圧閾値以上となったとき、すなわち、各相遮断器極間電圧が所定の正の電圧閾値以上あるいは所定の負の電圧閾値以下となった時点における各相遮断器極間電圧の瞬時値の逆極性を、遮断器５０の開極後における各相残留電圧の極性として推定する。
【００３１】
つぎに、実施の形態２における各相残留電圧の極性の推定手法について、図２を参照して説明する。
【００３２】
実施の形態１において説明したように、図２（ｅ）に示した遮断器極間電圧波形は、図２（ａ）に示す各相電源側電圧から図２（ｃ）に示す各相負荷側電圧を差し引いて得られる波形である。一般に遮断器５０を開極する際には、各相電流の零点で電気的に遮断されるように開極位相が制御される。このため、各相電源側電圧の極大値付近あるいは極小値付近で遮断され、各相遮断点以降において、正極性あるいは負極性の遮断器極間電圧が生じることとなる。この遮断器極間電圧は、残留電圧の極性とは逆極性となり、各相遮断点が各相電源側電圧の極大値付近にある場合には、零から各相電源側電圧の極小値の約２倍の電圧値までの範囲内で、各相電源側電圧に同期して変化し、各相遮断点が各相電源側電圧の極小値付近にある場合には、零から各相電源側電圧の極大値の約２倍の電圧値までの範囲内で、各相電源側電圧に同期して変化する波形となる（図２（ｅ））。
【００３３】
例えばＲ相に着目すると、Ｒ相遮断後におけるＲ相遮断器極間電圧は、Ｒ相残留電圧の極性とは逆極性の正極性となり、零からＲ相電源側電圧の極大値の約２倍の電圧値までの範囲内で、Ｒ相電源側電圧に同期して変化している。同様に、例えばＴ相に着目すると、Ｔ相遮断後におけるＴ相遮断器極間電圧は、Ｔ相残留電圧の極性とは逆極性の負極性となり、零からＴ相電源側電圧の極小値の約２倍の電圧値までの範囲内で、Ｔ相電源側電圧に同期して変化している。また、同様に、例えばＳ相に着目すると、Ｓ相遮断後におけるＳ相遮断器極間電圧は、Ｓ相残留電圧の極性とは逆極性の正極性となり、零からＳ相電源側電圧の極大値の約２倍の電圧値までの範囲内で、Ｓ相電源側電圧に同期して変化している。
【００３４】
つまり、各相遮断器極間電圧が各相遮断直後から所定の正の電圧閾値以上あるいは負の電圧閾値以下となったことを検出することにより、各相遮断点以降となったことを検出でき、その検出時点における各相遮断器極間電圧の瞬時値の逆極性を、各相残留電圧の極性として推定することができる。なお、上述した正の電圧閾値としては、例えば、遮断器極間電圧値としてとり得る最大値（つまり、各相電源側電圧の極大値の２倍）の約１／４程度に設定すればよい。同様に、負の電圧閾値としては、例えば、遮断器極間電圧値としてとり得る最小値（つまり、各相電源側電圧の極小値の２倍）の約１／４程度に設定すればよい。このように設定すれば、遮断器５０の開極後から各相電流が電気的に遮断される各相遮断点までの期間に発生するアーク電圧のピーク値を遮断器極間電圧として誤検出するのを防ぐことができる。
【００３５】
また、実施の形態２における残留電圧極性推定部８１ａの別の動作態様としては、各相遮断器極間電圧が所定の正の電圧閾値以上あるいは所定の負の電圧閾値以下となった時点前後における各相遮断器極間電圧の積分値の逆極性を、遮断器５０の開極後における各相残留電圧の極性として推定することも可能である。このような動作態様とすれば、例えば遮断器５０の開極後において遮断器極間電圧に過渡振動が生じた場合でも、各相残留電圧の極性を正確に推定することができる。
【００３６】
なお、各相遮断器極間電圧の積分期間としては、各相遮断器極間電圧が所定の正の電圧閾値以上あるいは所定の負の電圧閾値以下となった時点を中心とする任意の所定期間とすることができるが、残留電圧の極性を確定する時間が遅くならないように、例えば電源周波数の１／２サイクル期間（電源周波数が５０Ｈｚの場合は約１０ｍｓ程度、電源周波数が６０Ｈｚの場合は約８．３３ｍｓ程度）とすればよい。
【００３７】
以上説明したように、実施の形態２の位相制御開閉装置によれば、各相電源側電圧から各相負荷側電圧を差し引いて得られる各相遮断器極間電圧が所定の正の電圧閾値以上あるいは所定の負の電圧閾値以下となった時点における各相遮断器極間電圧の瞬時値の逆極性、あるいは、各相遮断器極間電圧が所定の正の電圧閾値以上あるいは所定の負の電圧閾値以下となった時点前後における各相遮断器極間電圧の積分値の逆極性を、遮断器開極後における各相残留電圧の極性として推定し、各相電源側電圧が、遮断器開極後における各相残留電圧の極性からその逆極性に転ずる点で閉極されるように遮断器を制御するようにしているので、実施の形態１と同様に、遮断器極間電圧の低くなるタイミングで電気的に投入させることが可能となり、進相性負荷回路の閉極動作に伴う過渡的な電圧、電流の発生を抑制することができるという効果が得られる。
【００３８】
なお、上記実施の形態２では、各相電源側電圧から各相負荷側電圧を差し引いて各相遮断器極間電圧を得るようにしているが、各相負荷側電圧から各相電源側電圧を差し引いて各相遮断器極間電圧を得るようにしてもよい。この場合は、各相遮断器極間電圧の瞬時値の極性あるいは積分値の極性を、遮断器開極後における各相残留電圧の極性として推定すればよい。
【００３９】
実施の形態３．
実施の形態１では、各相遮断直前の各相負荷側電圧の零点における負荷側電圧の時間微分値の極性を、遮断器開極後における各相残留電圧の極性として推定する手法について説明し、実施の形態２では、各相遮断後の各相遮断器極間電圧の瞬時値あるいは積分値の逆極性を、遮断器開極後における各相残留電圧の極性として推定する手法について説明したが、実施の形態３では、各相遮断後の各相負荷側電圧の積分値の極性を、遮断器開極後における各相残留電圧の極性として推定する手法について説明する。なお、実施の形態３にかかる位相制御開閉装置の構成は、残留電圧極性推定部以外の構成部は実施の形態１，２で示した構成と同一であるので、それらの詳細な説明は省略する。
【００４０】
実施の形態３における残留電圧極性推定部８１ａは、遮断器５０の開極指令が入力された時点で動作を開始し、各相負荷側電圧の零点を継続して検出し、前回の各相負荷側電圧の零点の検出時刻から所定期間内に次回の各相負荷側電圧の零点を検出できない場合に、最後に検出された各相負荷側電圧の零点の検出時刻から電源周波数の１／４サイクル後の時刻を各相遮断時刻と推定し、各相遮断時刻以降における各相負荷側電圧の積分値を求め、その積分値の極性を遮断器５０の開極後における各相残留電圧の極性として推定する。
【００４１】
つまり、実施の形態３における残留電圧極性推定部８１ａは、各相負荷側電圧の零点が周期的に検出できなくなった時点で、最後に検出された各相負荷側電圧の零点の検出時刻から電源周波数の１／４サイクル後の時刻を各相遮断時刻と推定し、各相遮断時刻以降における各相負荷側電圧の積分値の極性を遮断器５０の開極後における各相残留電圧の極性として推定する。
【００４２】
つぎに、実施の形態３における各相残留電圧の極性の推定手法について、図２を参照して説明する。
【００４３】
実施の形態１において説明したように、電源から進相性負荷１０ａ，１０ｂ，１０ｃへ流れる各相電流波形（図２（ｂ））は、各相電源側電圧波形（図２（ａ））に対して、それぞれ電源周波数の１／４サイクル分だけ位相が進んだ波形となる。このため、各相電流波形と各相電源側電圧波形とは、互いに１／４サイクルずつずれた時刻に零点が訪れる。一方、一般に遮断器５０を開極する際には、各相電流の零点で電気的に遮断されるように開極位相が制御されるため、各相遮断点は、各相電源側電圧の最大値あるいは最低値付近にある。したがって、各相遮断直前における各相負荷側電圧波形（図２（ｃ））の零点の時刻は、各相遮断時刻よりも１／４サイクル期間前の時刻となる。つまり、各相遮断時刻は、各相遮断直前における各相負荷側電圧の零点の時刻から電源周波数の１／４サイクル期間後の時刻となる。
【００４４】
例えばＲ相に着目すると、Ｒ相遮断時刻は、Ｒ相遮断直前におけるＲ相負荷側電圧の零点の時刻Ａから１／４サイクル期間後の時刻となる。同様に、例えばＴ相に着目すると、Ｔ相遮断時刻は、Ｔ相遮断直前におけるＴ相負荷側電圧の零点の時刻Ｂから１／４サイクル期間後の時刻となる。また、同様に、例えばＳ相に着目すると、Ｓ相遮断時刻は、Ｓ相遮断直前におけるＳ相負荷側電圧の零点の時刻Ｃから１／４サイクル期間後の時刻となる。
【００４５】
つまり、実施の形態１と同様にして各相遮断直前における各相負荷側電圧の零点を検出することにより、その零点から電源周波数の１／４サイクル期間後の時刻を各相遮断時刻と推定することができ、その各相遮断時刻以降における各相負荷側電圧の積分値の極性を、遮断器５０の開極後における各相残留電圧の極性として推定することができる。なお、各相負荷側電圧の積分期間としては、各相遮断時刻から任意の所定期間とすることができるが、残留電圧の極性を確定する時間が遅くならないように、例えば電源周波数の１／４サイクル期間とすればよい。
【００４６】
以上説明したように、実施の形態３にかかる位相制御開閉装置によれば、前回の各相負荷側電圧の零点から所定期間内に次回の各相負荷側電圧の零点を検出できない場合に、最後に検出された各相負荷側電圧の零点の検出時刻から電源周波数の１／４サイクル期間後の時刻を各相遮断時刻と推定し、各相遮断時刻以降における各相負荷側電圧の積分値を求め、その積分値の極性を遮断器開極後における各相残留電圧の極性として推定し、各相電源側電圧が、遮断器開極後における各相残留電圧の極性からその逆極性に転ずる点で閉極されるように遮断器を制御するようにしているので、実施の形態１，２と同様に、遮断器極間電圧の低くなるタイミングで電気的に投入させることが可能となり、進相性負荷回路の閉極動作に伴う過渡的な電圧、電流の発生を抑制することができるという効果が得られる。
【００４７】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかる位相制御開閉装置は、進相性負荷回路の閉極動作に伴う過渡的な電圧、電流の発生を抑制することができる発明として有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  進相性負荷
３１  開閉極指令
５０  遮断器
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ  消弧室
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ  操作部
７２ａ，７２ｂ，７２ｃ  電源側電圧計測部
７３ａ，７３ｂ，７３ｃ  負荷側電圧計測部
７４ａ，７４ｂ，７４ｃ  電流計測部
８０  位相制御開閉装置
８１  制御部
８１ａ  残留電圧極性推定部
８１ｂ  閉極位相制御部
８２  電源側電圧検出部
８３  負荷側電圧検出部
８４  電流検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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